(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光源と、ハーフミラーと、参照ミラーと、検出手段とを備えたレーザー干渉バンプ測定器であって、
２つの光源は、それぞれ互いに異なる波長の光を発光し、該互いに異なる波長の光は重ね合わされてビートさせてビート光として使用されるものであり、
ハーフミラーは、ビート光を分割し、分割されたビート光の一方を参照ミラーに向けるとともに、他方をバンプに向け、ビート光の一方は参照ミラーで反射されて参照光となり、他方はバンプで反射され物体光となり、
検出手段は、ハーフミラーを介して、参照ミラーからの参照光とバンプからの物体光が重畳された干渉光を受光し干渉縞像を検出し、該干渉縞像からバンプの高さ測定又は形状検査を可能とし、
ビート光の波長をΛとし、２つの光源のそれぞれの波長をλ１、λ２とすると、ビート光の波長Λは、下記の式で決められるものであり、
ビート光の波長Λ／２は、測定すべきバンプの設計仕様における高さより大きくなるように、２つの光源のそれぞれの波長λ１、λ２が設定されていることを特徴とするレーザー干渉バンプ測定器。
Λ＝λ１λ２／（λ２−λ１）
但し、Λ≫λ１、λ２である。
【請求項２】
検出手段から干渉縞像の情報が送られて入力する解析装置が設けられており、
解析装置は、入出力インターフェース部、ＣＰＵ及び記憶部を備え、記憶部に搭載された形状分析プログラムに従って動作するＣＰＵにより、干渉縞像の情報を分析することでバンプの形状を分析する構成であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー干渉バンプ測定器。
【請求項３】
光源は、レーザー光、ＬＥＤ光、白色ランプモノクロ光又は輝線光源光を発光することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー干渉バンプ測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉位相シフトを利用し、半導体デバイス実装プロセスにおいて、微細なバンプ（マイクロバンプとも言う。）の高さ測定、又はバンプ表面の段差、凹凸、傾斜、平坦度等の形状検査（本明細書では、単に形状検査という。）が可能なレーザー干渉バンプ測定器に関する。                       
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス実装プロセスにおけるバンプの高さ測定や形状検査は、従来、共焦点レーザー顕微鏡、光切断法、位相変調光干渉測定器、白色光干渉測定器等により行われている。
【０００３】
共焦点レーザー顕微鏡は、光源と光検出器が対物レンズに対して光学的に共役の位置関係（光源の一点から出た光が 検出器の一点に集まる状態）とし、検出器の前に焦点と共役の位置にピンホールを設置し、焦点位置からのみの散乱光を選択して、焦点が合った部分だけの散乱光、蛍光を検出することで、焦点距離がばらばらになるような厚い試料であってもボケのない像を得られる。
【０００４】
そして、レーザーは試料を走査していき、最終的に全体の画像を得るもので、走査速度を遅くすればノイズが少なく高解像度のイメージが得られる。また、顕微鏡のステージを上下させることで複数の焦点面から情報を集められる。複数の焦点面の二次元画像を重ね合わせることで、コンピュータにより標本の三次元画像を作成することができる（特許文献１参照）。
【０００５】
光切断法は、レーザー光源からのスリット光を試料に照射し、試料上の曲がった帯状の光をカメラで撮影し、画像内の結像位置から、試料上の光の点のＸ、Ｙ、Ｚ値を求める方法である。 
【０００６】
位相変調光干渉測定器は、光干渉計において光の位相を変調しながら干渉縞を検出することで、微細な凹凸構造を可視化して測定するもので、凹凸構造の深さをナノの精度で測定できる。従って、レンズやミラーなどの光学部品の形状計測、液晶パネル（１０００ミリ×４００ミリ程度）の平たん度計測、液晶素子のスペーサーの精密形状計測などへの応用が可能である。
【０００７】
白色光干渉測定器は、光源として十分拡がったスペクトル分布を持つ白色光源を用い、白色光源による干渉縞を形成し、試料の参照面光路長差が０の場所のみ、白色の縞が観察され、参照鏡の位置を光軸に沿って、等間隔、例えば１／８λに移動させ、この白色縞ができる位置を求めることにより、物体の形状を測定する手段である（特許文献２参照）。このような白色干渉測定器は、液晶ディスプレイの表面計測や、半導体のウェハーの平坦度の測定など、さまざまな工業製品の３次元形状検査に広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２７５０２７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０６８２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、半導体デバイスのコンパクト化、薄肉化、微細化等に伴い、半導体デバイスに実装されるバンプの高さ寸法は小さくなる傾向がある。例えば、半導体において、高度化の進んだファインピッチ接続技術に対応した高さが２０μｍ近辺の微細なバンプについては、分解能が約１μｍ、光スポット径が１μｍ以上の共焦点レーザー顕微鏡、光切断法、位相シフト光干渉測定器等では、測定が困難である。さらにこれらの手段についてバンプの計測に適用する場合は、それぞれ次のような大きな問題がある。
【００１０】
共焦点レーザー顕微鏡は、顕微鏡のステージを上下させることで複数の焦点面から情報を集めて得た複数の二次元画像を重ね合わせて、試料の三次元画像を得るので、顕微鏡のステージを上下させるための操作に時間を要し、また、高さ寸法は小さくなるバンプの形状検査を精度良く計測することはできないという問題がある。
【００１１】
光切断法は、通常カメラ視野の内に１本のスリット光しかないため、データの誤認が少ないが、１本のスリット光による１線の測定の度に機械系を移動させなければならず、操作性が悪く、多数の点の測定には時間がかかるという問題がある。
【００１２】
白色光干渉測定器では０．１μｍ以下の高分解能であるが、参照鏡の位置を光軸に沿って、等間隔例えば（１／８）λ毎に移動させ、測定光路長と一致する干渉縞最大強度の位置を求めることにより、物体の高さ形状を測定する手段であるから、表面に段差があって、その高さが波長よりかなり大きい場合でも、参照鏡の位置の移動を多数繰り返し行えば高さが求められる。しかし、測定が面倒であるだけでなく、測定時間が一視野あたり数秒〜十数秒位かかってしまい、高速な測定検査はできない。
【００１３】
位相シフト光干渉測定器では、通常、０．６μｍ程度の単一波長のレーザー光を使用する。しかし、単一波長の光干渉において、連続傾斜表面では光源の波長をλとしてλ/２毎に干渉縞が現れるが、試料表面にλ（１／２＋ｎ）倍の段差があると、干渉縞に変化がないため、正しく段差（及びその高さ、位置等）を認識することができない。そのために、測定レンジをλ／２以下に限定せざるを得ない。このため、段差があってもその高さが測定できるような設計仕様の試料に測定対象が限定されるという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、ファインピッチ接続技術に対応した実装プロセスの品質向上、コスト低減(不良率低減)を図ることを目的とするものであり、上記バンプの高さ測定や形状検査に利用されている従来の各種の測定手段の問題点に鑑み、半導体の生産性向上のため実装プロセスで、微細なバンプの高さや形状について、高分解能で高速な測定検査を可能とするレーザー干渉バンプ測定器を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を解決するために、２つの光源と、ハーフミラーと、参照ミラーと、検出手段とを備えたレーザー干渉バンプ測定器であって、２つの光源は、それぞれ互いに異なる波長の光を発光し、該互いに異なる波長の光は重ね合わされてビートさせてビート光として使用されるものであり、ハーフミラーは、ビート光を分割し、分割されたビート光の一方を参照ミラーに向けるとともに、他方をバンプに向け、ビート光の一方は参照ミラーで反射されて参照光となり、他方はバンプで反射され物体光となり、検出手段は、ハーフミラーを介して、参照ミラーからの参照光とバンプからの物体光が重畳された干渉光を受光し干渉縞像を検出し、該干渉縞像からバンプの高さ測定又はバンプの形状検査を可能とすることを特徴とするレーザー干渉バンプ測定器を提供する。
【００１６】
ビート光の波長をΛとし、２つの光源のそれぞれの波長をλ１、λ２とすると、ビート光の波長Λは、下記の式で決められものである。
Λ＝λ１λ２／（λ２−λ１）
但し、Λ≫λ１、λ２である。
【００１７】
ビート光の波長Λ／２は、測定すべきバンプの設計仕様における高さより大きくなるように、２つの光源のそれぞれの波長λ１、λ２が設定されている。
【００１８】
検出手段から干渉縞像の情報が送られて入力する解析装置が設けられており、解析装置は、入出力インターフェース部、ＣＰＵ及び記憶部を備え、記憶部に搭載された形状分析プログラムに従って動作するＣＰＵにより、干渉縞像の情報を分析することでバンプの高さ形状を分析する構成であることが好ましい。
【００１９】
光源は、レーザー光、ＬＥＤ光、白色ランプモノクロ光又は輝線光源光を発光する構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器は、互いに異なる波長の光を発光する２つの光源を設け、これらの波長の光を重ね合わせてビート光を発生させて、このビート光を参照光と物体光に供する構成を採用したので、次のような顕著な効果が生じる。
【００２１】
即ち、波長の半分がバンプの高さより長いビート光をより簡単に得ることができ、そのようなビート光を干渉計に適用することで、物体光について光路長を変えて何度も多数の干渉縞を撮影する面倒な操作が必要なくなり、バンプの高さ測定や形状検査を、簡単かつ正確にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の原理を説明する必要上、干渉計の一般的な構成を説明するための図である。
【図２】（ａ）は上から、干渉計で計測される傾斜面を有する試料の平面図、側面図及びこの試料の干渉縞を示す図であり、（ｂ）は上から、試料の側面図及びこの別の傾斜表面を有する試料の干渉縞を示す図である。
【図３】（ａ）は干渉計の鏡筒をλ／８ずつ移動した状態を示し、（ｂ）は移動後毎に撮影した干渉縞像を示す。
【図４】（ａ）は上から、干渉計で計測される傾斜面を有する試料の平面図、側面図及びこの試料の干渉縞を示す図であり、（ｂ）は干渉計で計測される同じ傾斜面を有する段付きの試料の側面図及びこの試料の干渉縞を示す図である。
【図５】本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器の実施例の構成を説明するための図である。
【図６】本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器で使用するビート光を説明するための図である。
【図７】（ａ）は、本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器の実施例における解析装置の構成を説明するための図であり、（ｂ）は解析装置の機能的な手段を示す機能ブロック図である。
【図８】バンプ、基板表面（バンプ底面）から反射されたビート光、及びバンプの上面から反射されたビート光の関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【００２４】
（原理）
本発明の原理を以下説明する。干渉計は従来、周知であり、干渉計を試料の長さや形状計測に利用した場合の課題等については、前述のとおりであるが、本発明の原理を説明する都合上、一部重複するが、干渉計及び干渉計による試料の長さや形状計測を図１において説明する。
【００２５】
干渉計１は、光源２から出た光を、ハーフミラー３及び対物レンズ４を通し、さらにハーフミラー５によって２つの光に分割し、一方の光を参照ミラー６（参照面）で反射させて参照光とし、他方の光を試料７に照射してその反射光を物体光として、それぞれ別の光路を通った後、再びハーフミラー５で重畳させ（重ね合わせ）、２つの光の光路差により発生する干渉縞を、検出手段であるＣＣＤ８で撮影する。
【００２６】
そして、撮影した干渉縞像の情報を、解析装置９（コンピュータを使用する）において、搭載された干渉縞を解析する専用のプログラムに従ってそのＣＰＵ（演算手段）で解析し、試料５の高さやその表面形状、透過波面形状等を求めるものである。
【００２７】
参照光と物体光の光路差が波長λの整数倍である場合は、干渉した光は明るくなり、光路差が波長λの整数倍から波長λの半分だけずれていれば、即ちλ（１／２＋ｎ）であれば、干渉した光は暗くなる。場所により光路差が一定でない場合には、明暗の干渉縞が観察される。
【００２８】
このような干渉計１において、光源２としては可干渉性に優れたレーザーを用い、図２（ａ）に示すような表面に傾斜面（段差でもよい）のある試料７（例えば、バンプ）を測定すると、ＣＣＤ８によって、図２（ａ）に示すような明暗の縞を示す干渉縞像１１が撮影される。この場合、図２（ｂ）に示すように、試料７の傾斜面の高低が逆方向であっても、図２（ａ）と同じ干渉縞像１１が撮影される。
【００２９】
干渉縞像１１の明暗の縞は等高線となっており、その間隔は光源２の波長と入射角により決定される。通常、光は試料７の面に対して垂直に入射するが、その時の等高線間隔は波長λの半分（λ／２）となる。要するに、発生した干渉縞は、光源２の波長の半分と同じ間隔で現れる。又、試料面と参照面からそれぞれ反射された光の両者の位相差をφ、参照面の高さをｈとすると、φ＝４πｈ／λとなる。
【００３０】
例えば、光源２として、波長λが６００ｎｍのレーザー光を使用する場合は、干渉縞の間隔は、λ／２＝３００ｎｍとなり、この数値がそのまま試料７の表面の高低差となる。従って、干渉縞の本数を数えることで、試料７の表面の傾斜や段差の高低差が測定可能となる。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、対物レンズ１２の鏡筒１３（又は試料５）をλ／８ピッチで移動させて物体光の光路長を変えて、その都度、ＣＣＤ８で干渉縞を撮影し、図３（ｂ）に示すような４枚の干渉縞像１１１〜１１４を取得する。
【００３２】
この４枚の干渉縞像は、点線で示す基準線１３に対して、干渉縞が一方向に移動したものとして示されている。対物レンズの鏡筒１２の移動方向と、干渉縞の移動方向との関係が予め把握されていれば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜面の方向が異なり干渉縞が同じような場合であっても、試料７の傾斜表面のどちら側が高低であるか、測定可能となる。
【００３３】
以上のとおり、干渉計１は、光の波長を物差しとしているので、高精度な測定を行える特長がある。しかしながら、干渉縞は、λ／２毎に現れるので、試料７の表面の段差の高低差、凹凸の高低差、傾斜の高低差等が、波長λ／２より大きい場合には、試料７の高さ、試料７の表面の段差の高低差、凹凸の高低差、傾斜の高低差等が測定できず、また、試料７の表面に段差や凹凸の位置等を認識することができない。
【００３４】
例えば、傾斜面を有する図４（ａ）に示す試料７と、この試料７と同じ傾きの傾斜面であって途中に段差を有する段差付き試料７とについて干渉計１で計測した場合、試料７の段差の高低差ｈがλ（１／２＋ｎ）より大きいと、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、干渉縞像１１は変化がないために、試料７の表面の段差の高低差、凹凸の高低差等が測定できず、また、試料７の表面に段差や凹凸の位置等を認識することができない。
【００３５】
そのため、光源に白色光を用い参照光路長と測定光路長が一致したときに生ずる最大強度干渉縞を求め、ピエゾ素子などのアクチュエータを利用して、多数回、光路長を移動させて多数の干渉縞像を検出手段であるカメラ（ＣＣＤ８）で撮影し、それらの多数の干渉縞像から、高さと位置を測定しなくてはならないので、測定時間がかかってしまう。
【００３６】
実際、近年、半導体の実装プロセスで必要とされている２０μｍ程度の微細なバンプの高さや形状検査では、従来の白色干渉計で使用されている光の波長は、例えば０．６μｍ程度であるから、その半分である０．３μｍでは、バンプの高さ２０μｍに較べると、きわめて短い。そのため、数百枚の画像取り込みと画像演算処理が必要となり、測定のために数秒〜十数秒と測定タクト時間がかかる。
【００３７】
そこで、本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器では、この解決策として、等高線間隔、即ち波長λの半分を、計測すべきバンプの高さの設計仕様寸法より長くすることである。しかし、前記のとおり、レーザー光の波長は例えば０．６３３μｍ程度であり、バンプの高さ２０μｍに較べるときわめて小さく、レーザー光の波長については、より長い波長は限界がある。
【００３８】
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器は、互いに波長の異なる（周波数の異なる）２つのレーザー光を重ね合わせ干渉させて光ビートを生じさせ、２つのレーザー光のそれぞれの波長に較べてきわめて長い波長を有するビート光を、参照光と物体光として利用する。そして、位相干渉シフト手段により、干渉縞について数枚の干渉縞像をＣＣＤ（検出手段）で撮影し、これらの干渉縞像の画像処理により、試料の高さ測定や形状検査等を可能とする構成を特徴とする。
【実施例】
【００３９】
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器２０の実施例を説明する。図５において、レーザー干渉バンプ測定器２０は、第１の光源２１及び第２の光源２２の２つの光源を備えている。これらの光源としては、レーザー光、ＬＥＤ光、白色ランプモノクロ光、輝線光源光等の光を発光する光源を使用する。本実施例では、レーザー光源を使用する構成で以下説明する。
【００４０】
第１の光源２１からのレーザー光及び第２の光源２２からのレーザー光は、後記するが、互いに異なる波長のレーザー光を使用し、互いに重ね合わせ干渉させて生じるビート波を有するビート光として使用する。このビート光は、第１の光源２１及び第２の光源２２からそれぞれ発光される光の波長に較べてきわめて長い波長を持つ。
【００４１】
このようなビート光を、図６において説明する。第１の光源２１のレーザー光の波長をλ１とし、その波形を図６（ａ）に示す。また、第２の光源２２のレーザー光の波長をλ２（但し、λ１＞λ２）とし、その波形を図６（ｂ）に示す。この２つの波を互いに重ね合わせ干渉させると、図６（ｃ）に太線の包括線で示す波形のビート波を有するビート光が生じる。このビート光の波長をΛとすると、Λ≫λ１、λ２である。
【００４２】
そして、レーザー干渉バンプ測定器２０は、第１及び第２の光源２１、２２から発光されるレーザー光を、被測定試料であるバンプ２３の方向に向けて出光する第１のハーフミラー２４を備え、さらに、第１のハーフミラー２４からバンプ２３に向かう光路上に、第２のハーフミラー２５と、対物レンズ２６と、第３のハーフミラー２７とを順次備えている。
【００４３】
第３のハーフミラー２７の側方には、参照ミラー２８が設けられている。参照ミラー２８は、アクチュエータであるピエゾ素子２９により、図５に示すように光路上を矢印方向に移動可能である。
【００４４】
第３のハーフミラー２７は、第２のハーフミラー２５を透過してバンプ２３方向に向かうビート光を、バンプ２３と参照ミラー２８（参照面）に向けて分割するとともに、バンプ２３の面から反射された物体光と参照ミラー２８の面で反射された参照光を重畳し、対物レンズ２６に向けて出光させる機能を有する。
【００４５】
第２のハーフミラー２５の側方には、ＣＣＤ３０（検出手段）が設けられている。第２のハーフミラー２５は、第１のハーフミラー２４からのビート光を、対物レンズ２６に向けて透過させるとともに、第３のハーフミラー２７からの物体光と参照光が重畳されたビート光を受光して、ＣＣＤ３０に向けて出光させる。
【００４６】
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器２０では、第１及び第２の光源２１、２２から発光される互いに異なる波長λ１とλ２のレーザー光は、互いに重ねると、ビート波原則に基づき、波長λ１とλ２と異なり、かつ波長λ１とλ２より長いビート波長Λを持つ図６に示すようなビート光となる。この波長Λは、次の式で示される。
Λ＝（λ１λ２／λ２−λ１）
但し、Λ≫λ１、λ２である。
【００４７】
例えば、λ２＝６３３ｎｍ、λ１＝６４０ｎｍのレーザー光では、上記式によると、ビート波長は５７．８７μｍになる。この場合、λ／２は、５７．８７／２＝２８．９３μｍとなるから、２０μｍのバンプ２３高さは、干渉縞の等高線間隔の間にあり位相シフト干渉手段で短時間の測定が可能となる。
【００４８】
ビート波長Λは、λ１及びλ２を選択することで、設定することができる。従って、バンプ２３の高さの測定や、バンプ２３の表面形状（段差、凹凸、傾斜等）等の検査する具体的な目的応じて、バンプ２３の設計仕様における高さ寸法等（測定して得る高さ等ではなく、予め決められている設計上の高さ寸法等）を考慮して、予めλ１及びλ２を選択し、ビート波長Λを設定すればよい。
【００４９】
例えば、バンプ２３の高さを測定、検査する場合は、その設計仕様上の高さより、ビート波長Λの半分（Λ／２）が長くなるように、第１の光源２１の波長λ１と第２の光源２２の波長λ２を設定するように構成すればよい。
【００５０】
ＣＣＤ３０で撮影された干渉縞像の情報は、解析装置４０に入力され、この解析装置４０において、干渉縞像を解析してバンプ２３の高さの算出や形状の検査をするものである。解析装置４０として、例えば、図７に示すように、ＣＰＵ４１、メモリ４２、記憶部４３、バス４５（データ及びアドレス用のバス）、入出力インターフェース部４６を備えた通常のコンピュータが使用される。なお、入出力インターフェース部４６にはＣＣＤ３０が接続されている。また、入出力インターフェース部４６には、ピエゾ素子２９により参照ミラー２８を駆動するための具体的な構成である参照ミラーピエゾ駆動部３１が接続されている。
【００５１】
この解析装置４０は、ＣＣＤ３０で撮影された干渉縞像の情報を入出力インターフェース部４６で入力して、この干渉縞像の情報を、記憶部４３に記憶搭載された専用の画像解析プログラムに従ってＣＰＵ４１の動作で生じる機能的な手段によって、画像処理し、解析してバンプ２３の高さ測定、表面形状の検査、又は透過波面形状を求めることが可能となる。参照ミラーピエゾ駆動部３１は、参照ミラー２８を駆動の際に、その駆動量（駆動距離）等のデータを入出力インターフェース部４６を介して解析装置４０に入力する。
【００５２】
解析装置４０における画像解析プログラム従ってＣＰＵ４１が行う機能的な手段としては、例えば、図７（ｂ）において示すが、次のような手段を備えている。ＣＣＤ３０で撮影され解析装置４０に入力された干渉縞像の情報から、干渉強度を算出する干渉強度取得手段４７を有する。
【００５３】
また、凹凸等の高さを測定する際には、光路方向への参照ミラー２８を移動するが、それぞれの移動位置で干渉強度取得手段４７によって得られる干渉強度から、数式（後記する作用の項で記述する）に従って、高さ測定対象物の上面と下面における位相差を算出する位相差取得手段４８を有する。
【００５４】
さらに、位相差取得手段４８で得られた位相差から、数式（後記する作用の項で記述する）に従って凹凸等の高さを算出する高さ取得手段４９を有する。解析装置４０におけるこれらの機能的な手段による作用については、後記の（作用）の項で、実際にバンプ２３の高さを取得する例によって説明する。
【００５５】
（作用）
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器２０の作用を説明する。第１の光源２１から波長λ１の第１のレーザー光は、第１のハーフミラー２４を透過し第２のハーフミラー２５に向かい、第２の光源２２から波長λ２の第２のレーザー光は、第１のハーフミラー２４で反射され第２のハーフミラー２５に向かう。
【００５６】
この光路中において、波長λ１の第１のレーザー光と、波長λ２の第２のレーザー光は、互いに重ね合わさって、図６に示すように光ビートを生じ、上記式で計算されるビート波長Λを持つビート光となる。
【００５７】
ビート光は、第２のハーフミラー２５及び対物レンズ２６を通過してから、第３のハーフミラー２７によって分割され、一方のビート光は参照ミラー２８に向けられ、参照ミラー２８で反射されて参照光となり、他方のビート光はバンプ２３に向けられ、バンプ２３表面で反射され物体光となる。
【００５８】
参照ミラー２８で反射された参照光と、バンプ２３の表面で反射された物体光は、第３のハーフミラー２７に入光し重畳され、対物レンズ２６で収斂され、さらに第２のハーフミラー２５で反射され、ＣＣＤ３０へ向けられて、ＣＣＤ３０で受光する。このような光路の途中において、物体光と参照光は干渉して干渉縞を生じ、この干渉縞は検出手段であるＣＣＤ３０により干渉縞像として撮影される。
【００５９】
そして、ピエゾ素子２９によって、参照ミラー２８をビート光の波長の１／８すなわち（Λ／８）分だけ移動し、その移動後の都度、干渉縞像をＣＣＤ３０により撮影し、合計４枚の干渉縞像を取得する。４枚の干渉縞像の情報は、互いに干渉縞がΛ／８だけずれた画像である。
【００６０】
ＣＣＤ３０で撮影された４枚の干渉縞像の情報は、解析装置４０へ入出力インターフェース部４６で入力される。そして、干渉縞像の情報を、記憶部４３に記憶搭載された専用の画像解析プログラムに従って動作するＣＰＵ４１によって、画像処理し、解析し、バンプ２３の高さの算出や表面形状（段差、凹凸、傾斜、平坦度）検査が可能となる。
【００６１】
例えば、解析装置４０では、４枚の干渉縞像の情報に基づき、バンプ２３の上面と下面の位相差を求めることで、バンプ２３の高さを測定することが可能となる。
【００６２】
解析装置４０における画像解析プログラムに従ってＣＰＵが行う、解析の一例を説明する。ビート光の波長がΛの場合、０、Λ／８、２Λ／８、３Λ／８の長さの光路方向への位置に参照ミラー２８を移動し、それぞれの位置で測定して得られる干渉縞の情報に基づき、干渉強度取得手段４７によって取得される干渉強度が、ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。
【００６３】
すると、位相差取得手段４８において、画像内各点の位相差φが、φ＝ｔａｎ−１［（ａ−ｃ）／（ｂ−ｄ）］の式から算出される。さらに、高さ取得手段４９において、画像内各点（試料面内の各点）の参照面からの高さｈ（距離）は、前記のとおり、ｈ＝φΛ／４π  の式で求めることができる。
【００６４】
それ故、バンプの高さの測定については、バンプ２３の高さＨは、
Ｈ＝ｈｓ−ｈｂ＝（φｓ−φｂ）Λ／４π＝φｈΛ／４π  で求めることができる。
ここで、ｈｓ、ｈｂは、それぞれ参照面からの、基板表面（バンプ底面）までの高さ（距離）、バンプ上面までの高さ（距離）であり、φｓは基板表面と参照面からそれぞれ反射されたビート光の両者の位相差であり、φｂはバンプ上面と参照面からそれぞれ反射されたビート光の両者の位相差である。
【００６５】
なお、図８は、高さＨを有するバンプ２３、基板表面（バンプ底面）５１から反射されたビート光５２、及びバンプ２３の上面５３から反射されたビート光５４の関係を模式的に示す図である。φｈは、高さＨに対応したビート光の位相差、即ちビート光５２とビート光５４の位相差を示し、φｓ−φｂに相当する。
【００６６】
以上、本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係るレーザー干渉バンプ測定器は上記のような構成であるから、半導体デバイス実装プロセスでのバンプの高さ測定や形状検査にきわめて有用であり、また、半導体、その他の産業分野で利用される微細な素子等の高さ測定や形状検査にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  干渉計                     
２  光源                       
３  ハーフミラー               
４  対物レンズ                 
５  ハーフミラー               
６  参照ミラー                 
７  試料
８  ＣＣＤ                     
９  解析装置                   
１０  試料                     
１１  干渉縞像
１１１〜１１４  干渉縞像                   
１２  対物レンズ               
１３  対物レンズの鏡筒               
１４  基準線
２０  レーザー干渉バンプ測定器
２１  第１の光源
２２  第２の光源
２３  バンプ           
２４  第１のハーフミラー                   
２５  第２のハーフミラー       
２６  対物レンズ               
２７  第３のハーフミラー       
２８  参照ミラー               
２９  ピエゾ素子               
３０  ＣＣＤ
３１  参照ミラーピエゾ駆動部                   
４０  解析装置                 
４１  ＣＰＵ                   
４２  メモリ                   
４３  記憶部                   
４５  バス（データ及びアドレス用のバス）                     
４６  入出力インターフェース部
４７  干渉強度取得手段
４８  位相差取得手段
４９  高さ取得手段
５１  基板表面（バンプ底面）
５２  基板表面から反射されたビート光
５３  バンプ上面
５４  バンプ上面から反射されたビート光
【図１】
0005514641.tif 000002
【図２】
0005514641.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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【図８】
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